吳文涵，謝雨卿，談欣，王賽博，徐楷雯

（東南大學成賢學院 電子與計算機工程學院，江蘇南京，210088）

0 引言

隨著時代的發(fā)展，滿大街的外賣小哥穿梭在城市街道，越來越多的人通過外賣平臺點單，去享受幾公里以外的美食，外賣在餐飲業(yè)的市場份額逐年增加。但隨著外賣單量的增加，一系列的問題也相繼的出現(xiàn)。尤其是近幾年的疫情，外賣雖然有效避免外出，減少了公共場所人流量的同時為大眾提供服務，但是由于無法送貨上門，將外賣置于室外，造成外賣丟失、錯拿外賣、因環(huán)境影響造成的外賣變質(zhì)、放涼等問題；高校方面，由于將近90%的大學禁止外賣小哥進校園，給大學生生活造成不便，所以我們急需在外賣和校園內(nèi)部之間進行一個對接。

由此，小程序+外賣自提取柜項目也應運而生，用戶選擇寄存柜功能，外賣員只需在程序內(nèi)接單，通過存件碼將外賣存入柜中即可。這樣不僅有效避免外賣丟失的問題，同時寄存柜還具備消毒，保溫等功能，保證外賣口感與質(zhì)量。APP內(nèi)還附帶校內(nèi)跑腿功能，經(jīng)過身份驗證的跑腿小哥，只需在app平臺上接單，即可收到取件碼等信息，將外賣送至校內(nèi)對應位置。

1 系統(tǒng)總體設計

如圖1所示，智能外賣柜系統(tǒng)分為軟件和硬件兩個大模塊。其中硬件模塊為具有照明、消毒、保溫及鎖控功能的實體寄存柜；軟件模塊又以對象的不同分為微信小程序端以及web網(wǎng)站端。小程序端的使用對象包含了直接用手機操作的用戶、跑腿以及外賣員；而web端則是使用電腦進行異常情況處理以及后臺監(jiān)督的管理員。不同對象模塊對應不同功能，從而完成從用戶下單到外賣員接受訂單將外賣通過存件碼放入柜中、跑腿通過取件碼將外賣送至用戶要求的校內(nèi)配送地址等一系列流程。

圖1 整體設計框架圖

2 微信小程序設計

通過對外賣寄存柜軟硬件結(jié)合的研究，初步模擬外賣柜現(xiàn)有功能的情況下，實現(xiàn)軟件性能及功能優(yōu)化，推出一款適用于學生群體的微信外賣提取平臺。系統(tǒng)硬件實現(xiàn)自動寄存外賣，并上傳數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)用戶、外賣柜訂單、跑腿訂單的錄入、存儲、查找、刪除。系統(tǒng)軟件實現(xiàn)用戶與外賣柜在微信小程序這一平臺上進行信息交互。同時還附加校園內(nèi)部跑腿服務包含外賣跑腿，及快遞跑腿兩大板塊。

2.1 主要功能

（1）跑腿服務，實現(xiàn)跑腿+外賣/快遞的一款校園跑腿小程序，支持設置學校，學生認證成為跑腿員，支持定位功能，通過系統(tǒng)判斷距離遠近，設置價格。用戶可在這服務板塊發(fā)布訂單，支付，取消訂單，查看歷史訂單，反饋；跑腿小哥可在這板塊接收訂單信息，選擇訂單，獲取報酬，查看歷史訂單，接收反饋。

圖2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

圖3 身份選擇界面

圖4 用戶登錄界面

圖5 用戶注冊界面

（2）外賣自提取服務，用戶可在這版塊選擇箱子功能，填寫提交寄存柜訂單，接收取件碼及寄件碼，查看外賣信息，一鍵取餐，超時及廢棄處理。外賣員可在這版塊放餐，聯(lián)系用戶獲知外賣存取狀態(tài)，反饋；管理員可管理取件信息，查看箱子狀態(tài)，接受用戶反饋，處理日常問題

2.2 操作流程

（1）注冊登錄：用戶、外賣員、跑腿員填寫相應信息經(jīng)系統(tǒng)審核過后，即可注冊、登錄。注冊、登錄界面以用戶為例。

（2）外賣存柜：用戶首先在程序內(nèi)選擇需要提供寄存柜的服務，以及寄存柜的功能，下單后生成寄存柜存件碼、取件碼等寄存柜信息。同時，外賣員將收到消息接單，獲得對應的存件碼，在小程序的功能框中輸入存件碼，對應柜門即可彈開，放入寄存柜。用戶下單寄存柜時開始計時，若柜子遲遲未使用，或外賣遲遲未出則超過一定時間，則開始額外按時計費。用戶功能界面見圖6。

圖6 用戶功能界面圖

（3）取外賣：下單寄存柜服務后，系統(tǒng)會生成取件碼，用戶在小程序功能框中輸入取件碼，柜門即可打開，可以自取也可以由跑腿員代取。

（4）跑腿服務：在用戶界面的“跑腿代拿”功能里，選擇需要跑腿代拿的訂單（或者自行填寫提交跑腿訂單，說明需要代拿物品的位置，取件碼、要送達的位置、詳細信息及注意事項等）見圖7，若為外賣柜訂單生成的跑腿訂單系統(tǒng)自動從數(shù)據(jù)庫中提取用戶的派送地址、聯(lián)系電話、該外賣所在寄存柜的信息，生成跑腿訂單，跑腿小哥可在訂單商城中查看用戶的訂單詳情，見圖8。接單后系統(tǒng)會顯示取件碼給跑腿小哥去代拿物品，并配送到跑腿訂單中填寫的位置。

圖7 跑腿訂單提交頁面

圖8 訂單詳情頁面

（5）異常情況：管理員可在PC端查找寄存柜對應相關信息，寄存柜等若出故障系統(tǒng)也將提示。同時若出現(xiàn)嚴重超時未取的情況，管理員將根據(jù)系統(tǒng)提示進行處理。

2.3 Mysql數(shù)據(jù)庫的功能

硬件與軟件的交互，存柜取餐、送餐等一系列行為都需要數(shù)據(jù)庫的支撐。

圖9 數(shù)據(jù)庫表設計1

圖10 數(shù)據(jù)庫表設計2

（1）記錄顧客，管理員，外賣員，跑腿員的個人信息，建立顧客表、管理員表、外賣員表、跑腿員表。實現(xiàn)注冊時個人信息表添入該類別信息。登錄時，用戶名與密碼能和各個類別表中信息有照應。

（2）在用戶下單柜子后會產(chǎn)生訂單表，記錄此訂單對應的柜子編號，所下單的客戶編號，及下單時間。同時系統(tǒng)生成取件碼及存件碼，同時記錄在訂單表中。

在用戶下單跑腿時，會存在一個初期的跑腿訂單表，在有跑腿員選擇接單后該跑腿訂單表正式成立。其中記錄用戶編號，跑腿編號，運件類別及大小，及其對應的結(jié)算方式計量出的價格。

（3）系統(tǒng)可依據(jù)小程序端輸入的存件碼，開柜門，檢測到關門后更新物流信息表?？梢罁?jù)小程序端輸入的取件碼，開柜門，檢測到柜門關閉后更新物流信息表。

（4）寄存柜表。記錄柜子的編號及狀態(tài)，使用還是未使用。同時記錄柜子的功能是否開啟。

2.4 相關技術原理

（1）SpringBoot后端架構(gòu)構(gòu)建

后端主要是用Java語言開發(fā)的基于Java語言的Maven構(gòu)建的SpringBoot，開發(fā)工具idea，服務器為阿里云輕量應用服務器。由于項目中涉及數(shù)據(jù)庫，則通過依spring-jdbc，把 spring-boot-starter-jdbc 加為應用的依賴。來觸發(fā)數(shù)據(jù)訪問相關的自動配置行為?？紤]到Mysql是關系型數(shù)據(jù)庫，主要用于存放持久化數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲在硬盤中，讀取速度較慢。redis是NOSQL，即非關系型數(shù)據(jù)庫，也是緩存數(shù)據(jù)庫，即將數(shù)據(jù)存儲在緩存中，緩存的讀取速度快，能夠大大的提高運行效率，但是保存時間有限。則系統(tǒng)同時應用了redis。實現(xiàn)兩者的取長補短。

Spring框架功能很強大，但是就算是一個很簡單的項目，我們也要配置很多東西。因此就有了Spring Boot框架，它的作用很簡單，就是幫我們自動配置。Spring Boot框架的核心就是自動配置，只要存在相應的jar包，Spring就幫我們自動配置。[3]如果默認配置不能滿足需求，我們還可以替換掉自動配置類，使用我們自己的配置。另外，Spring Boot還集成了嵌入式的Web服務器，系統(tǒng)監(jiān)控等很多有用的功，讓我們快速構(gòu)建企業(yè)及應用程序。

（2）程序與后端的通信

完成了小程序的后端開發(fā)后，需要小程序端發(fā)起網(wǎng)絡請求。主要調(diào)用的API即wx.request，完成簡易的微信小程序端與Java后端編寫好的對應接口進行通信。由于Spring Boot能夠快速開發(fā)、便捷部署等特性，項目用它來構(gòu)建RESTful API。由于存在多終端的情況（移動端，web前端，小程序等），所以我們會抽象出RESTful API并共用一些底層業(yè)務代碼。

由于接口眾多，并且細節(jié)復雜項目使用Swagger來自動生成相應的接口文檔。Swagger可以輕松的整合到Spring Boot中，并與Spring MVC程序配合組織出強大RESTful API文檔。它既可以減少我們創(chuàng)建文檔的工作量，同時說明內(nèi)容又整合入實現(xiàn)代碼中，讓維護文檔和修改代碼整合為一體，可以讓我們在修改代碼邏輯的同時方便的修改文檔說明。另外Swagger2也提供了強大的頁面測試功能來調(diào)試每個RESTful API。

（3）Postman接口測試

項目中由于存在眾多接口且不同端的工作進度不一樣故使用Postman來進行接口測試。做接口測試的好處：節(jié)約時間，縮短項目成本；提高工作效率；提高系統(tǒng)的健壯性。

Postman是一個可擴展的API開發(fā)和測試協(xié)同平臺工具，可以快速集成到CI/CD管道中。旨在簡化測試和開發(fā)中的API工作流。

Postman 工具有 Chrome 擴展和獨立客戶端，推薦安裝獨立客戶端。

Postman 有 個 workspace 的概念，workspace 分 personal 和 team 類型。Personal workspace 只能自己查看的 API，Team workspace 可添加成員和設置成員權(quán)限，成員之間可共同管理 API。

（4）微信web開發(fā)者工具

項目前端主要使用的工具為微信開發(fā)者工具。它可以使開發(fā)者更方便、更安全地開發(fā)和調(diào)試基于微信的網(wǎng)頁。其中包含有機型選擇、預覽界面、遠程調(diào)試、上傳代碼、ES語法轉(zhuǎn)換、域名信息、控制臺、資源文件等基礎功能。

機型選擇：小程序以IPhone6的屏幕尺寸為設計標準。

預覽界面：寫好視圖布局后點擊編譯，視圖界面刷新顯示。

遠程調(diào)試：手機端和PC端開發(fā)工具聯(lián)調(diào)（非常實用）。

上傳代碼：上傳到騰訊服務器，提交審核必經(jīng)步驟?？梢蕴顚懓姹咎柡蛡渥⑿畔⒋a體積，微信限制 2M 以內(nèi)。

ES語法轉(zhuǎn)換：開發(fā)中一般不校驗合法域名信息。

域名信息：小程序后臺要做配置服務器域名，有request 域名，socket 域名以及uploadFile和downloadFile域名。

控制臺：打印輸出信息，方便調(diào)試。

資源文件：對應項目的文件目錄，一般可以在這里進行斷點調(diào)試。

本地數(shù)據(jù)存儲：顯示的是本地存儲的數(shù)據(jù)，對應的相關API是wx.setStorageSync(key,data)。

視圖調(diào)試：標組件以子父層級結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，方便調(diào)試。

3 硬件設計

該系統(tǒng)主要由處理器模塊、通信模塊、溫度控制模塊、消毒模塊、電磁鎖模塊、照明模塊等組成?？傮w模塊結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖11 模塊結(jié)構(gòu)圖

3.1 處理器模塊

控制器維持與云服務器onenet的通信連接；云服務器向電磁鎖控制器發(fā)出通電命令時，電磁鎖控制器收到命令通入電流，打開外賣柜門；云服務器向照明控制器發(fā)出命令，控制照明燈的開關；云服務器向紫外線控制器發(fā)出命令，控制紫外線燈開關；云服務器向加熱片控制器發(fā)出命令，控制加熱片的開關；電磁鎖控制通知按鍵被觸發(fā)時，控制器發(fā)送提醒信息至取餐人的通訊設備上。

3.2 通信模塊

通過dtu的485接口與功能板連接，同時dtu用4G接口通過TCP/IP協(xié)議與云服務器連接，實現(xiàn)服務器與外賣柜之間的數(shù)據(jù)傳輸。

圖12 硬件電路板圖

3.3 溫度控制模塊

采用加熱片，通過對于接口的通電控制外賣柜的保溫效果。當通電時，溫度先會緩慢上升，之后持續(xù)增高，當增高到一定溫度時，會通過停止輸送電壓的方式控制其停止加熱，從而保持溫度控制在合理區(qū)間，當溫度降低時，則重新輸送電壓，使之繼續(xù)加熱并重復之前過程。

3.4 紫外線模塊

采用紫外線燈，通過紫外線的消毒殺菌作用，保持外賣柜內(nèi)部的干凈和衛(wèi)生。紫外線燈能夠殺死外賣柜內(nèi)一些細菌等微生物。它能夠在短時間殺死細菌燈管離被消毒的物體越近，則細菌殺死更多更快速。只要有足夠的通電時間，在紫外線輻射的范圍，可保證細菌死亡率為百分之一百。

3.5 電磁鎖模塊

采用電磁鎖方式，控制外賣柜的開關，當電磁鎖通電時，鎖控開關將啟動，通過電磁原理，當電流通過硅鋼片時，電磁鎖會產(chǎn)生強大的吸力緊緊的吸住吸附鐵板達到鎖門的效果?？刂齐姶沛i電源后即斷電，電磁鎖失去吸力即可開門。通過處理器模塊發(fā)送相應指令，控制電磁鎖的電流是否輸送，從而控制外賣柜門的開啟。當電磁鎖開啟時，將會關閉加熱、紫外線消毒功能，同時開啟照明功能。

3.6 照明模塊

采用5V照明燈，控制外賣柜內(nèi)的照明。當柜門開啟時，云服務器向照明控制器發(fā)出開啟指令，使照明燈開啟，經(jīng)過一段恰當?shù)臅r間后，照明控制器將自動發(fā)出關閉指令，使照明燈關閉。

4 軟件Web端

4.1 寶塔面板

使用寶塔面板服務，實現(xiàn)對Linux服務器的可視化簡易操作。在其上添加站點，修改站點的配置文件。配置站點環(huán)境是LNNMP（Linux+Nginx+Mysql+PHP），同時在其上實現(xiàn)域名解析綁定，至此可以通過瀏覽器訪問已備案的域名實現(xiàn)網(wǎng)站的訪問。在寶塔面板中一鍵部署JavaWeb網(wǎng)站，并上傳網(wǎng)站的對應包，實現(xiàn)網(wǎng)站訪問[1]。

在寶塔面板中安裝使用phpMyAdmin來可視化管理Mysql數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)與網(wǎng)站的聯(lián)通。

4.2 Web網(wǎng)頁的功能

網(wǎng)頁端即為管理員端。里面分為外賣柜、訂單、用戶、跑腿員、異常情況、意見反饋6個模塊。

（1）包含了顧客，管理員，外賣員，跑腿員、外賣柜的信息，并且每個模塊都可以增刪改查。

（2）在用戶下單柜子后會產(chǎn)生訂單表，訂單編號由用戶編號和下單時間構(gòu)成，管理員可以根據(jù)訂單編號和用戶編號對每筆訂單進行查找，完成每筆訂單的跑腿員可以拿到相應的工資，直接在軟件里可結(jié)算[4]。

（3）管理員端可以顯示用戶、跑腿員、管理員對此軟件的反饋意見，也能看到外賣柜等是否出現(xiàn)異常情況。

5 結(jié)束語

外賣將是會持續(xù)發(fā)展的一個產(chǎn)業(yè)，但問題必然會隨著發(fā)展產(chǎn)生。由外賣衍生出的一系列服務，不僅僅完善了送外賣這一過程，更是便利了廣大百姓。微信小程序聯(lián)合外賣寄存柜的應用不僅適用于近年疫情期間的嚴格防控的要求，同時也讓送餐的最后一步更加靈活、人性化。